[发明专利]一种矩形顶管隧道管节接头的剪切试验方法

说明书

本发明公开了一种矩形顶管隧道管节接头的剪切试验方法，包括以下步骤：将采用F型承插接头连接的三个矩形顶管构件放置于支撑体系上，使两个型钢支撑分别支撑于位于两侧的矩形顶管构件下方、两个弹性支撑以及两个临时支撑设置在中间的矩形顶管构件下方；在位于中间的矩形顶管构件正上方安装竖向荷载施加装置，在弹性支撑上部安装压力传感器，在刚套环下部安装电测位移计；通过竖向荷载施加装置依次施加各级荷载获取试验数据后对其进行分析处理得到矩形顶管接头的剪切刚度模型。本发明的优点是：可操作性强，通过设置弹性支撑模拟地层对接头变形的限制作用，可以较为真实地反映矩形顶管接头剪切力学行为，准确获得接头的剪切刚度模型。

技术领域

本发明涉及矩形顶管隧道技术领域，具体涉及一种矩形顶管隧道管节接头的剪切试验方法。

背景技术

矩形顶管法修建的隧道具有断面面积利用率高、埋深浅、不中断地面道路交通、避免地下管线的拆迁、无噪音等优点，可应用于暗挖地铁车站、地下综合管廊、地铁车站出入口过街通道、行人过街地下通道、下穿城市道路的隧道、城市地下空间开发以及地下空间的互联互通等工程中，代表着城市中短隧道修建技术的发展方向。

大量的已建矩形顶管隧道管节纵向连接通常采用F型承插接头，主要起到防水的功效，属于柔性接头，但在隧道上方地表荷载发生变化、下卧土层不均匀、地下水位发生变化、地下结构近接穿越工程活动等情况下，管节极易发生节间错台剪切变形。当剪切变形过大时，易导致接头局部防水失效而引起整体防水效果大大降低，从而出现渗漏、滴水甚至漏砂漏泥等病害，影响正常使用，危及结构安全，甚至引发工程灾害。

因此，如何准确预测运营期矩形顶管隧道管节剪切错台变形成为工程界与学术界关注的难点与热点。但是，考虑接变形不连续性的纵向变形预测方法首先需要确定接头的剪切刚度模型与刚度参数，然而确定接头剪切刚度模型与刚度参数的试验方法未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种矩形顶管隧道管节接头的剪切试验方法，通过采用F型承插接头连接的三个矩形顶管构件下方分别设置型钢支撑、临时支撑和弹性支撑，向位于中间的矩形顶管构件施加荷载，撤除其下的临时支撑改为弹性支撑，从而获得剪力和相对剪切位移的试验数据，对其分析处理得到接头的剪切刚度模型。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种矩形顶管隧道管节接头的剪切试验方法，其特征在于所述剪切试验方法包括以下步骤：将通过采用F型承插接头连接的三个矩形顶管构件放置于支撑体系上，所述F形承插接头外设置有刚套环，使所述支撑体系中的两个型钢支撑分别支撑于位于两侧的所述矩形顶管构件下方、两个弹性支撑以及两个临时支撑支撑于位于中间的所述矩形顶管构件下方；在位于中间的所述矩形顶管构件正上方安装竖向荷载施加装置，在两个所述弹性支撑上部分别安装一个压力传感器，在两个所述刚套环下部分别安装一个电测位移计；通过所述竖向荷载施加装置依次施加各级荷载获取试验数据后对其进行分析处理得到所述矩形顶管接头的剪切刚度模型。

所述竖向荷载施加装置包括作动器与刚性梁，所述刚性梁设置于位于中间的所述矩形顶管构件上部正中央，所述作动器设置于所述刚性梁的正上方。

施加各级荷载之前还包括以下步骤：使所述作动器向下运动至与所述刚性梁刚好接触，读取所述压力传感器、所述电测位移计的初始读数，对三个所述矩形顶管构件施加小荷载以使各部分接触良好，然后将其卸载。

所述临时支撑为内部填满标准砂的砂筒，所述砂筒包括上筒和下筒，所述上筒套设于所述下筒内并可沿所述下筒内壁面做竖向运动，所述上筒筒顶与位于中间的所述矩形顶管构件下部接触支撑，所述下筒侧壁面设有开孔并通过螺栓封堵。

获取所述试验数据的具体方法为：通过所述竖向荷载施加装置施加第一级荷载，扭开所述砂筒的所述螺栓使标准砂从所述砂筒内均匀流出，所述上筒下沉，使位于中间的所述矩形顶管构件与所述弹性支撑充分接触，待荷载稳定后采集第一组数据；依次施加各级荷载，待每次荷载稳定后进行数据采集。